Wirusy – superbroń medycyny | Fundacja STOMAlife

Dziś, gdy pandemia COVID-19 sparaliżowała świat, trudno sobie wyobrazić, że wirusy mogą być naszymi sprzymierzeńcami. A jednak ich niezwykłe możliwości sprawiają, że naukowcy i lekarze przyglądają się im z rosnącą nadzieją.

Tekst: Piotr Kościelniak

Już sama nazwa „wirus” jest nieprzyjemna – po łacinie oznacza truciznę albo jad. Same wirusy nie są żywe, a jednak potrafią skutecznie atakować każdą żywą istotę. Gdy wnikną do wnętrza komórki, mogą przejąć nad nią kontrolę, tak jak haker włamujący się do komputera. I tylko w zainfekowanej komórce są zdolne do rozmnażania się, czyli produkowania kolejnych kopii wirusów. Są doskonałymi pasożytami, a w wielu organizmach – w tym u człowieka – odpowiadają za poważne, często śmiertelne, choroby.

Na pierwszy rzut oka wirusy to dla medycyny wróg numer jeden. Jaki może być z nich pożytek? Całkiem spory, jeśli do walki z chorobotwórczymi bakteriami wykorzysta się to, co wirusy robią najlepiej – wnikanie do komórek i zmianę ich działania zgodnie z własnym zapisem genetycznym. Gdy wirus znajdzie się we wnętrzu komórki, szatkuje jej kod DNA, wstawiając w niektóre miejsca własny zapis genetyczny. Po przeprogramowaniu biologicznej maszynerii, komórka zaczyna produkować kolejne kopie wirusa. Te zaś uwalniają się, doprowadzając jednocześnie do rozpadu komórki. Nowe kopie wirusów atakują kolejne komórki, a cały cykl się powtarza.

Rzecz w tym, że wirusy nie pasożytują tylko w komórkach człowieka. Wiele z nich atakuje inne komórki, w tym komórki bakterii – każdy szczep ma swoje ulubione „menu”. Takie wirusy nazywane są bakteriofagami i występują w przyrodzie dość powszechnie – są w glebie, w wodzie, ale też na naszej skórze, czy w układzie pokarmowym.

Pogromca gronkowca

Na pomysł wykorzystania tego mechanizmu wpadł kanadyjski mikrobiolog Félix d’Hérelle – i to już sto lat temu. W 1919 roku wyizolował pierwsze bakteriofagi z… kurzych odchodów. Jeszcze tego samego roku wykorzystał je do zwalczania dyzenterii (czerwonka bakteryjna dziesiątkowała armie walczące podczas I wojny światowej). Wkrótce nową metodę zabijania drobnoustrojów chorobotwórczych stosowano w walce z cholerą (śmiertelność spadła z 60 proc. do ok. 10 proc.), a samego d’Hérelle’a wymieniano w gronie kandydatów do Nagrody Nobla.

Efekty leczenia wirusami nie były jednak idealne, więc bakteriofagi przegrały konkurencję ze wschodzącą gwiazdą medycyny – antybiotykami. Rozczarowany Félix d’Hérelle wyjechał do radzieckiej Gruzji, gdzie nieco zapomniany kontynuował swoje badania.

Zainteresowanie bakteriofagami wróciło dopiero teraz, gdy okazało się, że zaczyna pojawiać się coraz więcej szczepów bakterii odpornych na antybiotyki. To jeden z najpoważniejszych problemów współczesnej medycyny – takie odmiany jak gronkowiec złocisty odporny na metycilinę (MRSA), Klebsiella pneumoniae NDM, zwana New Delhi oporna na terapię wszelkimi znanymi antybiotykami, lekooporne enterokoki i pneumokoki stanowią istotną przyczynę zakażeń wewnątrzszpitalnych i komplikacji pooperacyjnych.

Podczas odkurzania starego pomysłu bakteriofagów wprowadzono jednak pewne modyfikacje. Nowe metody zakładają wykorzystywanie tylko niektórych białek produkowanych przez bakteriofagi. Chodzi o lizyny – enzymy dziurawiące powłokę bakterii. Bardziej skomplikowane jest przeprogramowanie wirusa tak, aby po wniknięciu do komórki wykonywał „śmiertelny zastrzyk” zabijający bakterię. Jest wreszcie podejście tradycyjne, polegające na podaniu całych aktywnych wirusów w postaci doustnej, czy aerozolu lub kompresu na rany.

Wschodnie metody

Co najciekawsze, w dziedzinie badań nad bakteriofagami najbardziej liczącymi się ośrodkami są… Gruzja i Polska. Rozwój terapii bakteriofagami w Gruzji to spuścizna d’Hérelle’a. Specjaliści z Instytutu Bakteriofagów, Mikrobiologii i Wirusologii im. Giorgi Eliawii w Tbilisi leczą pacjentów w ten sposób lat 20. ubiegłego wieku. Pod koniec lat 80. instytut eksportował rocznie do Azji Centralnej blisko 90 tys. tabletek fagowych przeciw infekcjom gastrycznym i blisko pół miliona tabletek zapobiegających zakażeniom salmonellą. Tabletki zawierające 30 bakteriofagów zwalczających pięć groźnych szczepów bakterii włączono nawet do standardowego wyposażenia armii ZSRR.

Ale dla świata Zachodu i nowoczesnej medycyny opartej na dowodach, leczenie preparatami nieprzetestowanymi zgodnie z naukowymi rygorami nie wchodzi w grę. Naukowcy z Tbilisi, bez publikacji w prestiżowych magazynach, są dla większości naukowców tylko folklorem.

W Polsce natomiast od lat 50. ubiegłego wieku funkcjonuje Ośrodek Terapii Fagowej przy Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN im. Ludwika Hirszfelda we Wrocławiu, który i jest jedyną placówką badającą zastosowanie bakteriofagów na terenie Unii Europejskiej. Polacy odnoszą na tym polu sukcesy. Wrocławski ośrodek dysponuje ok. 300 typami bakteriofagów dopasowanymi do pewnych szczepów chorobotwórczych bakterii. Są wśród nich m.in. bakterie rodzaju staphylococcus, enterococcus, pseudomonas, escherichia, klebsiella, enterobacter, czy shigella. Wskazania do terapii fagowej obejmują zakażenia bakteryjne skóry lub tkanki podskórnej, kości i szpiku, stawów, przetok, ran i odleżyn, dróg moczowych lub rodnych (w tym prostaty), przewodu pokarmowego, ucha środkowego, zatok, migdałków, górnych lub dolnych dróg oddechowych. Jest to jednak terapia eksperymentalna (i odpłatna, kosztuje od ok. 2000 do 5000 zł), możliwa do zastosowania dopiero po nieskutecznej antybiotykoterapii.

Lek z celownikiem

Wirusy potrafią niszczyć nie tylko chorobotwórcze bakterie. Są takie, które zabijają niemal wyłącznie komórki nowotworowe – to tzw. wirusy onkolityczne. Nie dość, że potrafią uszkodzić komórki raka, to jeszcze stymulują reakcję odpornościową naszego organizmu, co dodatkowo pomaga w walce z chorobą.

Jakie choroby nowotworowe próbuje się leczyć przy pomocy wirusów? Na przykład zaawansowanego czerniaka złośliwego. W 2015 r. terapia z wykorzystaniem wirusa T-VEC (Imlygic) została pierwszą terapią tego typu dopuszczoną do użytku zarówno w USA, jak i Unii Europejskiej. T-VEC bazuje na zmodyfikowanym wirusie opryszczki. Z testów wynika, że dzięki terapii dochodzi do wyleczeń u średnio 60 proc. chorych, nawet w bardzo zaawansowanych przypadkach. Prowadzone są badania nad podobnym wirusem HF10, wirusem Coxsackie A21 i ludzkimi reowirusami– również „wycelowanych” w czerniaka.

Naukowcy chcą również użyć wirusów onkolitycznych do walki z glejakiem – najbardziej niebezpiecznym nowotworem mózgu. Tu również próbuje się wykorzystać zmodyfikowane wirusy opryszczki HSV-1 oraz adenowirusy. U niektórych pacjentów powodowały one zmniejszenie rozmiarów guza o 95 proc. Zachęcające są również efekty działania wirusa rzekomego pomoru drobiu (tzw. choroby Newcastle, NDV), który w komórkach nowotworowych namnaża się 10 tys. razy szybciej niż w komórkach zdrowych.

Odpowiednio spreparowanymi wirusami próbuje się również leczyć prostatę, trzustkę, a także nowotwory piersi i macicy. W większości jednak są to terapie znajdujące się jeszcze na etapie eksperymentów i badań klinicznych.

Genetyczne nożyczki

Umiejętności wirusów wykorzystywane są również do usuwania zmian genetycznych powodujących choroby. Tu również przydaje się ich umiejętność wnikania do komórek, cięcia materiału genetycznego i wstawiania do niego własnego zapisu. Tyle, że aby można z tego skorzystać w terapii, zamiast genowej instrukcji „jak zrobić kolejną kopię wirusa” naukowcy umieszczają poprawny zapis uszkodzonego genu. I dają wirusom robić swoje.

W teorii wydaje się to proste – pomysł terapii genowej opisano niemal 50 lat temu – jednak opracowanie odpowiednio działających i bezpiecznych dla pacjentów zmodyfikowanych wirusów okazało się nie lada wyzwaniem. Pierwszą terapię wykorzystującą ten mechanizm dopuszczono do użytku w 2003 roku w Chinach – był to lek przeciw rakowi kolczystokomórkowemu skóry głowy i szyi. W Europie i Stanach Zjednoczonych pierwsze terapie tego typu zarejestrowano dopiero dziesięć lat później, choć eksperymentalne zabiegi stosowano znacznie wcześniej.

Takie postępowanie najlepiej sprawdza się w przypadku tzw. chorób jednogenowych, czyli takich, w których za chorobę odpowiada mutacja jednego tylko genu. To dość rzadkie choroby, ale jednocześnie niezwykle niebezpieczne, a walka z nimi polega albo na wprowadzenie poprawnej wersji, albo na wyciszeniu niepożądanej nadaktywności pewnych genów. Obecnie w ten sposób z powodzeniem leczone są niektóre przypadki rdzeniowego zaniku mięśni, a także wrodzona ślepota Lebera, beta-talasemia (rodzaj niedokrwistości), czy hipercholesterolemia rodzinna.

Najlepsze w tej terapii jest jednak to, że skutecznie i na zawsze eliminuje ona przyczynę schorzenia. A czy jest bezpieczna i skuteczna?

Pierwszą pacjentką poddaną takiej terapii była Ashanti DeSilva, cierpiąca na wrodzony niedobór odporności (tzw. SCID). Jej organizm nie produkował białka o nazwie deaminaza adenozynowa, kluczowego dla działania układu odpornościowego. Brakowało odpowiedniego „przepisu” na to, jak jej komórki mają to białko wytwarzać. Dzieci cierpiące na tę chorobę przeżywają zwykle kilka lat. W 1990 roku, czteroletnia wówczas Ashanti, otrzymała poprawną kopię genu, którą do jej komórek wprowadzono dzięki zmodyfikowanym wirusom. Dziś, dorosła już DeSilva, jest najlepszym dowodem skuteczności terapii niesionej przez niepozorne wirusy.